5.3 功率 ( 新課標)
(一)引入課題
首先以提問方式復(fù)習上一節(jié)所學習的主要內(nèi)容,重點是功的概念和功的物理意義.
然后提出力對物體做功的實際問題中,有做功快慢之分,物理學中又是如何來描述的?這節(jié)課我們就來研究這個問題.
(二)教學過程
1、功率
初中同學們學習過功率的有關(guān)知識,都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量.我們一起討論一些問題.
力f1對甲物體做功為w1,所用時間為t1;力f2對乙物體做功為w2,所用時間為t2,在下列條件下,哪個力做功快?
a.w1=w2,t1>t2; b.w1=w2,t1<t2;
c.w1>w2,t1=t2; d.w1<w2,t1=t2.
上述條件下,哪個力做功快的問題學生都能作出判斷,其實都是根據(jù)w/t這一比值進行分析判斷的.讓學生把這個意思說出來,然后總結(jié)并板書如下:
功率是描述做功快慢的物理量.
功和完成這些功所用的時間之比,叫做功率.如果用w表示功,t表示完成這些功所用的時間,p表示功率,則:
p=w/t
明確告訴學生上式即為功率的定義式,然后說明p的單位,w用j、t用s作單位,p的單位為j/s,稱為瓦特,符號為w.最后分析并說明功率是標量.
接下來著重說明,功率的大小與單位時間內(nèi)力所做的功為等值.
至此,再將功的定義式與速度v的定義式作類比,使學生理解,雖然研究的是不同性質(zhì)的問題,但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準備).然后提出問題,與學生一起討論功率的物理意義.
上一節(jié)我們講了功的概念、功的公式之后,經(jīng)過分析和討論,對功的物理意義已有所了解.誰能復(fù)述一下?
在學生說出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程之后,立即啟發(fā):那么做功快慢恰能表明能量轉(zhuǎn)化的快慢嗎?因此,應(yīng)該將功率理解為是描述做功過程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量,并將這一認識進行板書.
2、平均功率與瞬時功率
舉例:一個質(zhì)量是1.0kg的物體,從地面上方20m高處開始做自由落體運動,第1s時間內(nèi)下落的位移是多少?(與學生一塊算出是5m,g取10m/s2)這1s內(nèi)重力對物體做多少功?(與學生一起算出w1=50j)第2s時間內(nèi)物體下落的位移是多少?(15m)這1s內(nèi)重力對物體做多少功?(w2=150j)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大?(p1=50w,p2=150w)這2s時間內(nèi)重力對物體做功的功率是多大?(p=100w)
指出即使是同一個力對物體做功,在不同時間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的.因而,用p=w/t求得的功率只能反映t時間內(nèi)做功的快慢,只具有平均的意義.板書如下:
(1)平均功率:
p=w/t
(2)瞬時功率
為了比較細致地表示出每時每刻的做功快慢,引入了瞬時功率的概念,即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量.
提出瞬時功率如何計算的問題后,作如下推導(dǎo):
一段較短時間內(nèi)的平均功率可以寫成如下公式:
p=w/t=w = fs/ t, 而s/t=v
所以:p= fv
當t值足夠小時,v就表示某一時刻的瞬時速度,所以這時p就表示該時刻的瞬時功率.
因此 p=fv 就是瞬時功率計算公式
討論:
①如果作用于物體上的力f為恒力,且物體以速度v勻速運動,則力對物體做功的功率保持不變.此情況下,任意一段時間內(nèi)的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的.